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Enabling personalised diagnosis, treatment, and stratification through whole-body metabolic modelling of an individual’s genome, metabolome, and metagenome.

Description du projet

Des modèles innovants de métabolisme du corps entier pour une médecine personnalisée

Les séquences du génome entier deviennent de plus en plus disponibles, ce qui facilite la transition vers une médecine personnalisée. Il est toutefois essentiel de savoir quelles variantes génétiques influencent les caractéristiques d’une personne. Les études d’association à l’échelle du génome ont permis d’associer des variantes génétiques à de nombreuses caractéristiques, mais ces méthodes ne tiennent toutefois pas compte du réseau biochimique qui relie ces variantes au phénotype métabolique. Des facteurs externes tels que l’alimentation et le microbiome jouent également un rôle dans la modulation du phénotype métabolique. Le projet AVATAR, financé par le CER, se propose de développer un nouveau cadre de modélisation informatique afin d’améliorer les modèles de métabolisme du corps entier. Il créera des modèles in silico qui expliqueront les variantes génétiques, les gènes, les protéines, les réactions biochimiques et les processus physiologiques sous-jacents qui affectent le métabolisme des microbes et des nutriments. AVATAR fournira un cadre d’analyse de modélisation personnalisé pour les stratégies de diagnostic et de traitement guidées par ordinateur.

Objectif

The increasing availability of whole-genome sequences will ultimately transform medicine into personalised medicine. To realise this potential, we need to understand which of the millions of genetic variants in a person’s genome can alter a phenotype. Genome-wide association studies (GWAS) have associated many genetic variants with thousands of phenotypic traits. Metabolomics has further informed GWAS. However, these methods do generally not consider the biochemical network connecting genetic variants with the metabolic phenotype. Additionally, extrinsic factors, such as diet and the microbiome, also modulate the metabolic phenotype. A computational systems approach is required to untangle this complex interplay. In AVATAR, I shall develop and apply a novel mechanistic computational modelling framework that will significantly expand cutting-edge computational models of whole-body metabolism. The novel in silico models will mechanistically describe the network of genetic variants, genes, proteins, and biochemical reactions, as well as underlying physiological processes that are influenced by microbial and nutrient metabolism. I shall devise a novel algorithm to predict phenotypically relevant genetic variants based on a person’s genome and metabolome. The validated algorithm and the modelling framework shall then be used for two distinct biomedical proof-of-concept studies: the diagnosis and diet-based treatment of inherited metabolic diseases and the metabolic pathway-based stratification of individuals with cognitive impairment. AVATAR will enable novel insights into the genotype-phenotype-environment relationship by enabling systematic mechanism-based analyses of genetic variants, diet, and the microbiome. This ground-breaking, innovative, multidisciplinary project will influence precision medicine by providing a personalisable modelling analysis framework that may ultimately provide a foundation for computer-guided diagnosis and treatment strategies.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITY OF GALWAY
Contribution nette de l'UE
€ 1 999 991,00
Coût total
€ 1 999 991,00

Bénéficiaires (1)